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1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型是谁是谁, ,隔开了原始海洋的动荡隔开了原始海洋的动荡, ,是谁是谁, ,为我日夜守边防为我日夜守边防, ,是谁是谁, ,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你, ,我我一个小小的细胞一个小小的细胞会是何等模样会是何等模样? ?丁卫萍丁卫萍2024/9/71教学目标教学目标1 1、简述生物膜的流动镶嵌模型的、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。基本内容。2 2、探讨在建立生物膜模型的过程、探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。中，实验技术的进步所起的作用。3 3、探讨在建立生物膜模型的过程、探讨在建立生物膜模型的过程中，如何体现结构与功能相适
2、应中，如何体现结构与功能相适应的观点。的观点。2024/9/72问题探讨塑料袋普通布弹力布用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？细胞膜具有：1.屏障分隔作用2.控制物质进出细胞（选择透过性）3.进行细胞间的信息交流弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？结构与功能相适应的观点2024/9/73自学指导自学指导预习自学教材预习自学教材P65-P67，完成，完成同步同步学案学案P57【基础梳理基础梳理】并思考以下问题（四并思考以下问题（四分钟）分钟）v纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步起到了怎样的作用？技术的进步起到了怎样的作用？v分析生物膜
3、模型的建立过程中，结构和功能相适分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应的观点是如何体现的？应的观点是如何体现的？v 你能说出流动镶嵌模型的基本内容吗？你能说出流动镶嵌模型的基本内容吗？v通过分析科学家建立通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科生物膜模型的过程，你对科学过程和方法有哪些感悟？学过程和方法有哪些感悟？比比谁的思维更准确、更全面、更深刻！比比谁的思维更准确、更全面、更深刻！2024/9/74 科学探究的一般过程（分析实验结果，得出结论）分析实验结果，得出结论）提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流设计设计方案方案
4、（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）预期预期结果结果由于受到实验技术和设备等由于受到实验技术和设备等的限制，提出假说是科研领的限制，提出假说是科研领域一种非常重要且广泛使用域一种非常重要且广泛使用的方法的方法 也就是也就是“依据依据实验现象实验现象严谨推理和大胆严谨推理和大胆想象想象提出假说提出假说实验验证实验验证完善完善”的探究过程的探究过程2024/9/75时间：时间：时间：时间：19191919世纪末世纪末世纪末世纪末 1895189518951895年年年年人物：人物：人物：人物：欧文顿欧文顿欧文顿欧文顿(E.Over
5、ton(E.Overton(E.Overton(E.Overton）资料资料1 1假说：假说：膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的不溶于脂质的不溶于脂质的物质物质溶于脂质的溶于脂质的物质物质细胞细胞膜膜2024/9/7620世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：资料资料2 2膜的主要成分是脂质脂质和蛋白质蛋白质脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？问题：问题：2024/9/77单位膜模型的提出单位膜模型的提出小资料想一想：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？亲水“头部”水水空气空气疏水“尾部”2024/9/78资料三资料三1925年Gorter和Grendel用丙酮（一
6、种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍结论脂质分子必然排列为连续的两层GORTER脂单分子层=22024/9/79v请同学们每两人一组，合作探究磷脂双分子层最可能的的排布方式。2024/9/710细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？推测2024/9/711透射电子显微镜（REM）单位膜模型的提出单位膜模型的提出1959年，罗伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。资料四资料四蛋
7、白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。蛋白质蛋白质脂质单位膜模型（静态的统一结构）2024/9/712单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象2024/9/713v请同学们合作探究蛋白质请同学们合作探究蛋白质分子在生物抹上的存在方分子在生物抹上的存在方式。式。2024/9/714跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白新技术带来新模型新技术带来新模型蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的科学家关于蛋白质在细胞膜上存在的三种方式的概括：l在膜表面l嵌在膜中l穿透膜2024/9/715新技术带来新模型新技术带来新模型用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应
8、研究对象的相关信息。荧光标记荧光标记技术37下40min后出现了什么现象？说明什么？膜上的蛋白质具有流动性2024/9/716新技术带来新模型新技术带来新模型侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动小资料磷脂分子的运动生物膜具有流动性2024/9/717已有的科学认识已有的科学认识1 1、膜的主要成分是脂质和蛋白质。、膜的主要成分是脂质和蛋白质。2 2、脂质分子必然排列为连续的两层，且头部、脂质分子必然排列为连续的两层，且头部 朝外、尾部朝内。朝外、尾部朝内。3 3、蛋白质在生物膜上的存在有三种方式：在膜、蛋白质在生物膜上的存在有三种方式：在膜表面、嵌在膜中、穿透膜。表面、嵌在膜中、穿透膜。4 4、生
9、物膜具有流动性（磷脂双分子层和大多数、生物膜具有流动性（磷脂双分子层和大多数的蛋白质是可以运动的）的蛋白质是可以运动的）2024/9/718时间时间时间时间：人物人物人物人物：提出提出提出提出：19721972年年桑格和尼克森桑格和尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型2024/9/719流动镶嵌模型的基本内容： 1 1 1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。2 2 2 2、蛋白质分子镶嵌、贯穿或覆盖在磷脂双分子层上，蛋白质分子镶嵌、贯穿或覆盖在磷脂双分子层上，体现了膜结构的不对称性。体现了膜结构的不对称性
10、。3 3 3 3、生物膜具有流动性生物膜具有流动性生物膜具有流动性生物膜具有流动性（磷脂双分子层具有流动性，大多数磷脂双分子层具有流动性，大多数的蛋白质也是可以运动的）的蛋白质也是可以运动的）。4 4 4 4、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被（合形成的糖蛋白，叫做糖被（合形成的糖蛋白，叫做糖被（合形成的糖蛋白，叫做糖被（糖被与细胞识别、细胞间的糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系）信息交流有密切联系） 。2024/9
11、/720时间和人物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面积的两倍积的两倍电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三层结构三层结构单位模模单位模模型型蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。上，提出分子结构模型。膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的膜中含脂质和膜中含脂质和蛋白质蛋白质脂质双层脂质双层结构结构膜具膜具流动流动性性流动镶
12、嵌流动镶嵌模型模型19721972，桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，罗伯特森罗伯特森19251925年，年，两位荷兰两位荷兰科学家科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿列表总结：列表总结：生物膜结构的探究历程生物膜结构的探究历程2024/9/721生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？2024/9/72220032003年度诺贝尔年度诺贝尔化学奖授予两名研究化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜物表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所质运输的通道方面所做的贡献。做的贡献。
13、 不断完善和发展的流动镶嵌模型不断完善和发展的流动镶嵌模型2024/9/723新技术带来新模型新技术带来新模型技术的不断改进和创新，一定让你对膜技术的不断改进和创新，一定让你对膜有了新的认识有了新的认识课下实践作业课下实践作业尝试制尝试制作细胞膜模型作细胞膜模型做一做2024/9/724据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素维生素D D等物质较容易优先通过细胞膜，等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（这是因为（ ）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂细胞膜的结构是以磷脂分子层
14、为基本骨架分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子蛋白质分子第一关第一关随堂闯关2024/9/725细胞膜上与细胞识别、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学型决定有密切关系的化学物质是（）物质是（）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸第二关第二关随堂闯关2024/9/7268.8.一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度 时，细胞膜的厚度变小而表面积增大。变形虫时，细胞膜的厚度变小而表面积增大。变形虫 能做变形运动。下列各项中，与这些现象有关
15、能做变形运动。下列各项中，与这些现象有关 的是的是 ( ) ( ) A. A.细胞膜的选择透过性细胞膜的选择透过性 B.B.细胞膜的流动性细胞膜的流动性 C.C.细胞膜的生理特性细胞膜的生理特性 D.D.细胞膜的功能特征细胞膜的功能特征B B随堂闯关第三关第三关2024/9/7274在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面
16、抗原“泾渭分明泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。（1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可以分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。 蛋白质蛋白质 流动性流动性 随堂闯关第四关第四关2024/9/728v思考题思考题：v1、纵观人们建立生物膜模型、纵观人们建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技的探索过程，你能谈谈实验技术
17、的进步起到怎样的作用？术的进步起到怎样的作用？在建立生物膜模型的过程中，在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键实验技术的进步起到了关键性的推动作用。性的推动作用。2024/9/729v2、建立生物膜模型的过程中，结构与功能、建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？相适应是如何得到体现的？v在建立生物膜模型的过程中，结构与功能在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。结构的真相。2024/9/730v 3、
18、分析生物膜模型的建、分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示立过程，你受到什么启示？2024/9/7312024/9/732返回2024/9/733小结：概念图基本支架具有流动性有的横跨整个磷脂双分子层生物膜大多数可以运动生物膜具有结构特性:磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子部分镶在磷脂部分镶在磷脂双分子层表面双分子层表面部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分子层中磷脂双分子层中流动性流动性成分2024/9/734某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你回答下列问题：（1）应选取人的哪种细胞做实验（）A神经细胞B口腔上皮细胞C成熟的红细胞D白细胞（2）将选取的
19、上述材料放入，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂，然后再用法获得纯净的细胞膜。（3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列能正确反应其分布的图是（）（4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，说明。C CA A蒸馏水蒸馏水离心离心磷脂分子在细胞膜中成双层排列磷脂分子在细胞膜中成双层排列知识闯关：最后一关知识闯关：最后一关2024/9/735现象观察现象观察：19世纪末，欧文顿发现物质更容易透过细胞膜。提出假说：提出假说：。实验证明：实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由和组成。提出问题：提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？实验探究：实验探究：1925年
20、荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，提出.1959年罗伯特森提出的单位膜模型：所有生物膜都由三层结构。提出新问题：提出新问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能有怎样解释呢？组组织织新新探探究究：1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 。1972年，桑格和尼克森提出了。回顾：对生物膜结构的探索历程回顾：对生物膜结构的探索历程溶于脂质的膜是由脂质组成脂质蛋白质脂质分子排列为连续的两层蛋白质-脂质-蛋白质流动性流动镶嵌模型2024/9/736当年科学家正是带着物质跨膜运输为什当年科学家正是带着物质跨膜运输为什么具有选择透过性等一系列问题开始了对生么具有选择透过性等
21、一系列问题开始了对生物膜结构的不懈地探索，历经了一百多年时物膜结构的不懈地探索，历经了一百多年时间，直到现在仍有许多科学家还在继续深入间，直到现在仍有许多科学家还在继续深入研究。研究。下面就让我们带着同样的疑问，穿越时下面就让我们带着同样的疑问，穿越时空隧道亲历科学家探索的历程，探究生空隧道亲历科学家探索的历程，探究生物膜的结构。物膜的结构。2024/9/737已有的科学认识1、膜的主要成分是脂质脂质和蛋白质蛋白质2、脂质分子必然排列为连续的两层，且头部朝外、尾部朝内2024/9/738返回2024/9/739v科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和科学研究是要在实验和观察的基础上
22、，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步地验证假说。v科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。新的实验数据。v科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。辛勤工作。v科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。不断验证、修正和完善发展的。v科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断完善。学说不是一成不变的，需要不断完善。v2024/9/740新技术带来新模型新技术带来新模型在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。流动镶嵌模型流动镶嵌模型2024/9/741胆胆 碱碱磷磷 酸酸甘甘 油油脂肪酸脂肪酸 磷脂是一种由甘油，胆碱，脂肪酸和磷酸所组成磷脂是一种由甘油，胆碱，脂肪酸和磷酸所组成的分子的分子.2024/9/742个人观点供参考，欢迎讨论
